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thingsboard/summary/21-镜像交互关系分析.md

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2026-01-19 11:50:37 +08:00
# ThingsBoard 镜像交互关系分析
## 1. 概述
本文档基于文档17（Docker镜像分类分析）、文档19（镜像打包命令）以及源码和docker配置文件，详细分析ThingsBoard各个镜像之间的交互关系和依赖关系。
## 2. 镜像交互架构图
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 外部设备/用户 │
└────────────┬────────────────────────────┬──────────────────────┘
│ │
▼ ▼
┌─────────────────┐ ┌──────────────────┐
│ HAProxy │ │ HAProxy │
│ (负载均衡) │ │ (负载均衡) │
└────────┬────────┘ └─────────┬────────┘
│ │
├──────────────┬───────────────┤
│ │ │
▼ ▼ ▼
┌──────────────┐ ┌─────────────┐ ┌──────────────┐
│ tb-web-ui1 │ │tb-mqtt-trans│ │tb-http-trans │
│ tb-web-ui2 │ │port1/2 │ │port1/2 │
└──────┬───────┘ └──────┬──────┘ └──────┬───────┘
│ │ │
│ └────────┬────────┘
│ │
▼ ▼
┌─────────────────────────────────────────┐
│ Kafka (消息队列) │
└──────┬───────────┬──────────────┬───────┘
│ │ │
▼ ▼ ▼
┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────┐
│tb-core1 │ │tb-core2 │ │tb-rule-engine│
│ │ │ │ │1/2 │
└────┬─────┘ └────┬─────┘ └──────┬───────┘
│ │ │
└────────────┼───────────────┘
│
┌────────────┼────────────┐
│ │ │
▼ ▼ ▼
┌─────────┐ ┌──────────┐ ┌────────────┐
│PostgreSQL│ │ Cassandra│ │ Valkey │
│ │ │ │ │ (缓存) │
└─────────┘ └──────────┘ └────────────┘
```
## 3. 基础设施镜像交互关系
### 3.1 ZooKeeper (服务发现)
**镜像**: `zookeeper:3.8.1`
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **所有 ThingsBoard 服务**（作为服务发现中心）
**依赖的镜像**:
- 无（基础设施服务）
**交互方式**:
- 所有 ThingsBoard 服务通过 ZooKeeper 进行服务注册和发现
- 配置: `ZOOKEEPER_ENABLED=true`, `ZOOKEEPER_URL=zookeeper:2181`
**具体依赖服务列表**:
1. `tb-core1`, `tb-core2`
2. `tb-rule-engine1`, `tb-rule-engine2`
3. `tb-mqtt-transport1`, `tb-mqtt-transport2`
4. `tb-http-transport1`, `tb-http-transport2`
5. `tb-coap-transport`
6. `tb-lwm2m-transport`
7. `tb-snmp-transport`
8. `tb-vc-executor1`, `tb-vc-executor2`
9. `tb-edqs1`, `tb-edqs2`（如果启用）
---
### 3.2 PostgreSQL (SQL数据库)
**镜像**: `postgres:16`
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **tb-core1**, **tb-core2**（存储实体数据）
- ✅ **tb-rule-engine1**, **tb-rule-engine2**（读取实体数据）
**依赖的镜像**:
- 无（数据库服务）
**交互方式**:
- JDBC 连接: `jdbc:postgresql://postgres:5432/thingsboard`
- 配置: `DATABASE_TS_TYPE=sql`（SQL模式）
**用途**:
- 存储租户、用户、设备、资产、规则链等实体数据
- 存储时序数据（在SQL模式下）
---
### 3.3 Cassandra (NoSQL数据库，可选)
**镜像**: `cassandra:5.0`
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **tb-core1**, **tb-core2**（混合模式下的时序数据存储）
- ✅ **tb-rule-engine1**, **tb-rule-engine2**（混合模式）
**依赖的镜像**:
- 无（数据库服务）
**交互方式**:
- Cassandra 客户端连接
- 配置: `DATABASE_TS_TYPE=cassandra`（混合模式）
**用途**:
- 存储时序数据（遥测数据）
- 仅在混合数据库模式下使用（hybrid模式）
---
### 3.4 Kafka (消息队列)
**镜像**: `bitnamilegacy/kafka:4.0`
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **tb-core1**, **tb-core2**
- ✅ **tb-rule-engine1**, **tb-rule-engine2**
- ✅ **tb-mqtt-transport1**, **tb-mqtt-transport2**
- ✅ **tb-http-transport1**, **tb-http-transport2**
- ✅ **tb-coap-transport**
- ✅ **tb-lwm2m-transport**
- ✅ **tb-snmp-transport**
- ✅ **tb-vc-executor1**, **tb-vc-executor2**
- ✅ **tb-js-executor**（所有副本）
- ✅ **tb-edqs1**, **tb-edqs2**（如果启用）
**依赖的镜像**:
- 无（消息队列服务）
**交互方式**:
- Kafka Producer/Consumer API
- 配置: `TB_QUEUE_TYPE=kafka`, `TB_KAFKA_SERVERS=kafka:9092`
**消息主题类型**:
- `tb-core.*`: 核心服务消息
- `tb.rule-engine.*`: 规则引擎消息
- `tb.transport.*`: 传输服务消息
- `tb.notifications.*`: 通知消息
- `tb.js-evaluator.*`: JS执行器消息
**用途**:
- **所有 ThingsBoard 服务间异步通信的中枢**
- 实现服务解耦和高可用
---
### 3.5 Valkey (缓存)
**镜像**: `bitnamilegacy/valkey:8.0` (或 sentinel/cluster 模式)
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **tb-core1**, **tb-core2**
- ✅ **tb-rule-engine1**, **tb-rule-engine2**
- ✅ **tb-mqtt-transport1**, **tb-mqtt-transport2**
- ✅ **tb-http-transport1**, **tb-http-transport2**
- ✅ **tb-coap-transport**
- ✅ **tb-lwm2m-transport**
- ✅ **tb-snmp-transport**
- ✅ **tb-vc-executor1**, **tb-vc-executor2**
**依赖的镜像**:
- 无（缓存服务）
**交互方式**:
- Redis 协议（Valkey兼容Redis协议）
- 配置: `CACHE_TYPE=redis`, `REDIS_HOST=valkey`
**用途**:
- 缓存设备属性
- 缓存会话信息
- 提高查询性能
---
## 4. ThingsBoard 核心服务镜像交互关系
### 4.1 tb-core (核心服务)
**镜像**: `thingsboard/tb-node` (通过 `TB_SERVICE_TYPE=tb-core` 区分)
**服务实例**: `tb-core1`, `tb-core2`
**依赖的镜像**:
1. ✅ **ZooKeeper** - 服务发现
2. ✅ **PostgreSQL** - 实体数据存储
3. ✅ **Cassandra** - 时序数据存储（混合模式）
4. ✅ **Kafka** - 消息队列通信
5. ✅ **Valkey** - 缓存
6. ✅ **tb-js-executor** - JavaScript 执行
7. ✅ **tb-rule-engine1**, **tb-rule-engine2** - 规则引擎（需要规则引擎启动）
**被哪些服务依赖**:
1. ✅ **tb-mqtt-transport1/2** - 接收传输层消息
2. ✅ **tb-http-transport1/2** - 接收传输层消息
3. ✅ **tb-coap-transport** - 接收传输层消息
4. ✅ **tb-lwm2m-transport** - 接收传输层消息
5. ✅ **tb-snmp-transport** - 接收传输层消息
6. ✅ **tb-vc-executor1/2** - 版本控制执行
7. ✅ **tb-web-ui1/2** - 提供 REST API
8. ✅ **tb-rule-engine1/2** - 核心服务推送消息到规则引擎
9. ✅ **HAProxy** - 负载均衡转发请求
**交互方式**:
**接收消息（通过Kafka）**:
- 从传输服务接收: `ToCoreMsg` 类型消息
- `TransportToDeviceActorMsg`: 设备遥测、属性、RPC响应
- `DeviceConnectProto`: 设备连接
- `DeviceDisconnectProto`: 设备断开
**发送消息（通过Kafka）**:
- 发送到规则引擎: `ToRuleEngineMsg` 类型消息
- 发送到传输服务: `ToTransportMsg` 类型消息
- `ToDeviceRpcRequestMsg`: RPC请求
- `AttributeUpdateNotificationMsg`: 属性更新通知
- `SessionCloseNotificationProto`: 会话关闭
**HTTP交互**:
- 提供 REST API 供 `tb-web-ui` 调用
- 端口: `8080` (HTTP API)
**数据库交互**:
- PostgreSQL: 读写实体数据
- Cassandra: 读写时序数据（混合模式）
**缓存交互**:
- Valkey: 读写设备属性缓存
---
### 4.2 tb-rule-engine (规则引擎)
**镜像**: `thingsboard/tb-node` (通过 `TB_SERVICE_TYPE=tb-rule-engine` 区分)
**服务实例**: `tb-rule-engine1`, `tb-rule-engine2`
**依赖的镜像**:
1. ✅ **ZooKeeper** - 服务发现
2. ✅ **PostgreSQL** - 读取实体数据（规则链配置等）
3. ✅ **Kafka** - 消息队列通信
4. ✅ **Valkey** - 缓存
5. ✅ **tb-js-executor** - JavaScript 规则节点执行
**被哪些服务依赖**:
1. ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - 核心服务推送消息到规则引擎
2. ✅ **tb-edqs1**, **tb-edqs2** - 事件驱动查询（可选）
**交互方式**:
**接收消息（通过Kafka）**:
- 从核心服务接收: `ToRuleEngineMsg` 类型消息
- 设备遥测数据
- 设备属性更新
- 设备事件（连接、断开等）
**发送消息（通过Kafka）**:
- 发送到核心服务: `ToCoreMsg` 类型消息
- 规则链处理后的结果（保存数据、触发告警等）
**HTTP交互**:
- 提供内部 REST API
- 端口: `8080`
**数据库交互**:
- PostgreSQL: 读取规则链配置
**缓存交互**:
- Valkey: 缓存规则链元数据
---
## 5. 传输服务镜像交互关系
### 5.1 tb-mqtt-transport (MQTT传输服务)
**镜像**: `thingsboard/tb-mqtt-transport`
**服务实例**: `tb-mqtt-transport1`, `tb-mqtt-transport2`
**依赖的镜像**:
1. ✅ **ZooKeeper** - 服务发现
2. ✅ **Kafka** - 消息队列通信
3. ✅ **Valkey** - 缓存
4. ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - 通过ZooKeeper发现核心服务
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **HAProxy** - 负载均衡转发MQTT连接（端口1883）
**交互方式**:
**接收消息（从设备）**:
- MQTT协议: 端口 `1883`
- 接收设备遥测、属性、RPC响应
**发送消息（通过Kafka）**:
- 发送到核心服务: `ToCoreMsg` 类型消息
- `TransportToDeviceActorMsg`: 设备遥测、属性
- `DeviceConnectProto`: 设备连接事件
- `DeviceDisconnectProto`: 设备断开事件
**接收消息（通过Kafka）**:
- 从核心服务接收: `ToTransportMsg` 类型消息
- `ToDeviceRpcRequestMsg`: RPC请求
- `AttributeUpdateNotificationMsg`: 属性更新通知
**缓存交互**:
- Valkey: 缓存设备会话信息
---
### 5.2 tb-http-transport (HTTP传输服务)
**镜像**: `thingsboard/tb-http-transport`
**服务实例**: `tb-http-transport1`, `tb-http-transport2`
**依赖的镜像**:
1. ✅ **ZooKeeper** - 服务发现
2. ✅ **Kafka** - 消息队列通信
3. ✅ **Valkey** - 缓存
4. ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - 通过ZooKeeper发现核心服务
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **HAProxy** - 负载均衡转发HTTP请求（端口8081）
**交互方式**:
- 与 `tb-mqtt-transport` 类似，但使用 HTTP 协议
- HTTP端口: `8081`
---
### 5.3 tb-coap-transport (CoAP传输服务)
**镜像**: `thingsboard/tb-coap-transport`
**服务实例**: `tb-coap-transport`
**依赖和交互**:
- 与 `tb-mqtt-transport` 类似
- CoAP端口: `5683/udp`
---
### 5.4 tb-lwm2m-transport (LWM2M传输服务)
**镜像**: `thingsboard/tb-lwm2m-transport`
**服务实例**: `tb-lwm2m-transport`
**依赖和交互**:
- 与 `tb-mqtt-transport` 类似
- LWM2M端口: `5685/udp`, `5686/udp`
---
### 5.5 tb-snmp-transport (SNMP传输服务)
**镜像**: `thingsboard/tb-snmp-transport`
**服务实例**: `tb-snmp-transport`
**依赖和交互**:
- 与 `tb-mqtt-transport` 类似
- SNMP端口: `1620/udp`
---
## 6. 前端服务镜像交互关系
### 6.1 tb-web-ui (Web前端)
**镜像**: `thingsboard/tb-web-ui`
**服务实例**: `tb-web-ui1`, `tb-web-ui2`
**依赖的镜像**:
1. ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - 通过HTTP REST API交互
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **HAProxy** - 负载均衡转发HTTP请求（端口80/443）
**交互方式**:
**HTTP交互**:
- 前端通过HTTP REST API调用核心服务
- API路径: `/api/*`
- 核心服务端口: `8080`
**WebSocket交互**:
- 建立WebSocket连接到核心服务
- 接收实时数据推送（设备遥测、属性更新）
**说明**:
- `tb-web-ui` **不直接依赖** ZooKeeper、Kafka、数据库
- 所有与后端的交互都通过 `tb-core` 的 REST API 和 WebSocket
---
## 7. 辅助服务镜像交互关系
### 7.1 tb-js-executor (JavaScript执行器)
**镜像**: `thingsboard/tb-js-executor`
**服务实例**: `tb-js-executor` (10个副本)
**依赖的镜像**:
1. ✅ **Kafka** - 接收JavaScript执行请求
**被哪些服务依赖**:
1. ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - 执行JavaScript规则节点
2. ✅ **tb-rule-engine1**, **tb-rule-engine2** - 执行JavaScript规则节点
**交互方式**:
**接收消息（通过Kafka）**:
- Kafka主题: `tb.js-evaluator.*`
- 接收JavaScript执行请求（来自规则引擎）
**发送消息（通过Kafka）**:
- 返回JavaScript执行结果
**说明**:
- `tb-js-executor` **不依赖** ZooKeeper（通过Kafka主题直接通信）
- 配置: `JS_EVALUATOR=remote`
---
### 7.2 tb-vc-executor (版本控制执行器)
**镜像**: `thingsboard/tb-vc-executor`
**服务实例**: `tb-vc-executor1`, `tb-vc-executor2`
**依赖的镜像**:
1. ✅ **ZooKeeper** - 服务发现
2. ✅ **Kafka** - 消息队列通信
3. ✅ **Valkey** - 缓存
4. ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - 接收版本控制请求
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - 版本控制功能
**交互方式**:
- 通过Kafka接收版本控制相关的消息
- 处理规则链、脚本等资源的版本控制
---
### 7.3 tb-edqs (事件驱动查询服务)
**镜像**: `thingsboard/tb-edqs`
**服务实例**: `tb-edqs1`, `tb-edqs2` (可选)
**依赖的镜像**:
1. ✅ **ZooKeeper** - 服务发现
2. ✅ **Kafka** - 消息队列通信
**被哪些服务依赖**:
1. ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - 可选，用于高性能查询
2. ✅ **tb-rule-engine1**, **tb-rule-engine2** - 可选，用于高性能查询
**交互方式**:
- 通过Kafka接收查询请求
- 提供高性能的事件驱动查询服务
**说明**:
- 这是**可选服务**，仅在启用EDQS功能时使用
- 配置文件: `tb-core-edqs.env`, `tb-rule-engine-edqs.env`
---
## 8. 负载均衡镜像交互关系
### 8.1 HAProxy
**镜像**: `thingsboard/haproxy-certbot:2.2.33-alpine`
**依赖的镜像**:
- 无（基础设施服务）
**被哪些服务依赖**:
- ✅ **外部用户/设备** - 通过HAProxy访问ThingsBoard服务
**交互的后端服务**:
1. ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - API请求（`/api/*`）
2. ✅ **tb-web-ui1**, **tb-web-ui2** - Web UI请求
3. ✅ **tb-mqtt-transport1**, **tb-mqtt-transport2** - MQTT连接（端口1883）
4. ✅ **tb-http-transport1**, **tb-http-transport2** - HTTP传输（端口8081）
5. ✅ **tb-core1**, **tb-core2** - Edges RPC（端口7070）
**端口映射**:
- `80` → Web UI (HTTP)
- `443` → Web UI (HTTPS)
- `1883` → MQTT Transport
- `7070` → Edges RPC
- `9999` → HAProxy Stats
**配置方式**:
- 通过 `links` 配置后端服务
- 配置文件: `haproxy/config/haproxy.cfg`
---
## 9. 消息流向分析
### 9.1 设备数据流（上行）
```
设备
→ tb-mqtt-transport (MQTT协议)
→ Kafka (ToCoreMsg)
→ tb-core (处理设备数据)
→ Kafka (ToRuleEngineMsg)
→ tb-rule-engine (规则链处理)
→ PostgreSQL/Cassandra (存储数据)
→ Kafka (ToTransportMsg, 如果需要推送到设备)
→ tb-mqtt-transport
→ 设备
```
### 9.2 Web UI数据流
```
用户浏览器
→ HAProxy (负载均衡)
→ tb-web-ui (前端服务)
→ HTTP REST API
→ tb-core (处理API请求)
→ PostgreSQL (读取/写入数据)
→ tb-core (返回结果)
→ tb-web-ui (渲染页面)
→ 用户浏览器
```
### 9.3 规则引擎数据流
```
tb-core
→ Kafka (ToRuleEngineMsg)
→ tb-rule-engine (接收消息)
→ tb-js-executor (执行JavaScript, 如果需要)
→ Kafka (JavaScript执行结果)
→ tb-rule-engine (规则链处理)
→ PostgreSQL/Cassandra (保存处理结果)
→ Kafka (ToCoreMsg, 如果需要通知核心服务)
→ tb-core
```
### 9.4 RPC请求流（下行）
```
用户/规则引擎
→ tb-core (接收RPC请求)
→ Kafka (ToTransportMsg - ToDeviceRpcRequestMsg)
→ tb-mqtt-transport (接收RPC请求)
→ 设备 (MQTT协议)
→ tb-mqtt-transport (接收RPC响应)
→ Kafka (ToCoreMsg - FromDeviceRpcResponse)
→ tb-core (返回RPC响应)
→ 用户/规则引擎
```
---
## 10. 依赖关系总结表
### 10.1 直接依赖关系（depends_on）
| 服务 | 依赖的基础设施 | 依赖的ThingsBoard服务 |
|------|---------------|---------------------|
| **tb-core1/2** | ZooKeeper, PostgreSQL, Kafka, Valkey | tb-js-executor, tb-rule-engine1/2 |
| **tb-rule-engine1/2** | ZooKeeper, PostgreSQL, Kafka, Valkey | tb-js-executor |
| **tb-mqtt-transport1/2** | ZooKeeper, Kafka, Valkey | tb-core1/2 |
| **tb-http-transport1/2** | ZooKeeper, Kafka, Valkey | tb-core1/2 |
| **tb-coap-transport** | ZooKeeper, Kafka, Valkey | tb-core1/2 |
| **tb-lwm2m-transport** | ZooKeeper, Kafka, Valkey | tb-core1/2 |
| **tb-snmp-transport** | ZooKeeper, Kafka, Valkey | tb-core1/2 |
| **tb-web-ui1/2** | 无 | tb-core1/2 (通过HTTP) |
| **tb-js-executor** | Kafka | 无 |
| **tb-vc-executor1/2** | ZooKeeper, Kafka, Valkey | tb-core1/2 |
| **tb-edqs1/2** | ZooKeeper, Kafka | tb-core1/2, tb-rule-engine1/2 |
| **HAProxy** | 无 | tb-core1/2, tb-web-ui1/2, tb-mqtt-transport1/2, tb-http-transport1/2 |
### 10.2 通过Kafka的间接依赖关系
**所有 ThingsBoard 服务都通过 Kafka 进行消息通信**:
- **tb-mqtt-transport** → Kafka → **tb-core** → Kafka → **tb-rule-engine** → Kafka → **tb-js-executor**
### 10.3 通过数据库的间接依赖关系
- **tb-core**, **tb-rule-engine** → PostgreSQL (实体数据)
- **tb-core** → Cassandra (时序数据，混合模式)
### 10.4 通过缓存的间接依赖关系
- **tb-core**, **tb-rule-engine**, **传输服务**, **tb-vc-executor** → Valkey (属性缓存)
---
## 11. 关键交互协议
### 11.1 服务发现协议
- **ZooKeeper**: 所有ThingsBoard服务通过ZooKeeper进行服务注册和发现
- **配置**: `ZOOKEEPER_URL=zookeeper:2181`
### 11.2 消息通信协议
- **Kafka**: 所有ThingsBoard服务间异步消息通信
- **消息格式**: Protobuf 序列化
- **配置**: `TB_QUEUE_TYPE=kafka`, `TB_KAFKA_SERVERS=kafka:9092`
### 11.3 数据访问协议
- **PostgreSQL**: JDBC协议 (`jdbc:postgresql://postgres:5432/thingsboard`)
- **Cassandra**: Cassandra客户端协议（混合模式）
### 11.4 缓存协议
- **Valkey**: Redis协议 (`REDIS_HOST=valkey:6379`)
### 11.5 HTTP协议
- **tb-web-ui** → **tb-core**: HTTP REST API (`/api/*`)
- **WebSocket**: 实时数据推送
---
## 12. 启动顺序建议
基于依赖关系，建议的启动顺序：
1. **基础设施层**:
- ZooKeeper
- PostgreSQL / Cassandra
- Kafka
- Valkey
2. **辅助服务层**:
- tb-js-executor (10个副本)
3. **核心服务层**:
- tb-rule-engine1, tb-rule-engine2
- tb-core1, tb-core2
4. **传输服务层**:
- tb-mqtt-transport1/2
- tb-http-transport1/2
- tb-coap-transport
- tb-lwm2m-transport
- tb-snmp-transport
5. **前端服务层**:
- tb-web-ui1, tb-web-ui2
6. **负载均衡层**:
- HAProxy
7. **可选服务** (如果需要):
- tb-vc-executor1/2
- tb-edqs1/2
---
## 13. 总结
### 13.1 核心交互模式
1. **所有ThingsBoard服务** → **ZooKeeper** (服务发现)
2. **所有ThingsBoard服务** → **Kafka** (异步消息通信)
3. **传输服务** → **Kafka** → **tb-core** → **Kafka** → **tb-rule-engine**
4. **tb-core, tb-rule-engine** → **PostgreSQL** (实体数据)
5. **tb-core, tb-rule-engine, 传输服务** → **Valkey** (缓存)
6. **tb-web-ui** → **HTTP** → **tb-core** (REST API)
7. **tb-core, tb-rule-engine** → **Kafka** → **tb-js-executor** (JavaScript执行)
### 13.2 关键发现
1. **Kafka是核心通信枢纽**: 所有ThingsBoard服务间通信都通过Kafka
2. **ZooKeeper是服务发现中心**: 所有ThingsBoard服务都需要ZooKeeper进行服务注册和发现
3. **tb-core是核心服务**: 连接传输层、规则引擎、数据库和前端
4. **传输服务直接与设备通信**: 通过MQTT/HTTP/CoAP等协议
5. **tb-web-ui通过HTTP与tb-core交互**: 不直接访问数据库或Kafka
6. **tb-js-executor是异步服务**: 通过Kafka接收执行请求，不依赖ZooKeeper
---
## 14. 参考文档
- [17-Docker镜像分类分析.md](./17-Docker镜像分类分析.md)
- [19-ThingsBoard所有镜像打包命令.md](./19-ThingsBoard所有镜像打包命令.md)
- [02-模块交互与通信机制.md](./02-模块交互与通信机制.md)